Итоги конкурса Лазерной ассоциации на лучшую отечественную разработку в области фотоники в 2024 году.
Конкурс проводится ежегодно и уже стал традиционным в рамках выставки «Фотоника». Лауреатами становятся компании-члены ЛАС, представившие свои завершённые разработки, вышедшие на рынок в течение предшествующего конкурсу года. Оцениваются основные характеристики разработки, ее принципиальные отличия от конкурентов, презентационные материалы.
Итоги конкурса-2024 подвел научно-технический совет во главе с Президентом ЛАС, профессором Иваном Борисовичем Ковшом. В результате оборудование от АО «Лазерные системы», заявленное на конкурс, а именно «Компактный рабочий эталон единицы высоты нижней границы облаков на основе волоконно-оптических линий задержки ВОЛЗ-1» - получил Дипломом первой степени.
Подробнее о конкурсном оборудовании:
Рабочий эталон единицы высоты нижней границы облаков (ВНГО) в диапазоне значений от 10 000 до 12 000 м
Лидарные технологии широко применяются в промышленности, в том числе для обеспечения безопасности воздушного транспорта. Они позволяют оперативно получать информацию, например, о важнейшем параметре, как высота нижней границы облаков.
Использование лидарных технологий в качестве средств обеспечения безопасности авиаперевозок в составе аэродромных информационно-аналитических систем, а также для метеонаблюдений, равно как и для иных особо ответственных применений, влечет за собой необходимость своевременного проведения работ по метрологическому обеспечению лидарного измерительного оборудования. С другой стороны, внедрение новых перспективных образцов продукции и развитие рынка лидарных технологий приводит к тому, что вопрос методического и стендового метрологического обеспечения в настоящее время становится все более актуальным.
Основными метрологическими параметрами лидаров являются их пространственно-временные характеристики (диапазон дистанций и точность). Как правило, лидары являются средствами измерений и требуют в процессе эксплуатации проведения периодических поверок. Для этого их приходится снимать с мест установки и отправлять в специальные аккредитованные организации для проведения таких работ.
АО «Лазерные системы» разработало компактный рабочий эталон единицы высоты нижней границы облаков на основе волоконно-оптических линий задержки ВОЛЗ-1.
ВОЛЗ-1 предназначен для первичной калибровки и периодической поверки приборов измерения высоты нижней границы облачности.
Волоконно-оптическая линия задержки ВОЛЗ-1 представляет собой компактное изделие, содержащее несколько оптических волокон разной длины, организованные в единый волоконно-оптический блок, и блок ввода лазерного излучения поверяемых приборов в волокно и вывода лазерного излучения обратно в прибор.
Изделие создает временные задержки разной длительности, эквивалентные времени прохождения лазерного излучения в атмосфере от поверяемого прибора до измеряемого объекта и обратно. Основные метрологические характеристики ВОЛЗ-1: диапазон измеряемых дистанций от 10 до 12 000 м, пределы абсолютной погрешности измерений ±0,5 м для диапазона дистанций 10-20 м, относительной – ±1 % для диапазона дистанций 1000-12000 м.
Поверка метрологических параметров лидаров сводится к созданию точно известных времен задержки распространения зондирующего импульса в волоконно-оптической линии известной протяженности, которая эквивалентна протяженности реальной атмосферной трассы. Однако применения лишь одной калиброванной длины в случае с лидарами оказывается недостаточно ввиду более сложной структуры метеорологических измерений по распределенной атмосферной трассе. Лучших результатов можно добиться, используя массив оптоволоконных линий задержки, соединенных последовательно или параллельно и имитирующих протяженную атмосферную оптическую трассу, содержащую набор отражающих целей. Для измерения больших дистанций (1000м, 2000м и т.д.) применяется цикличная линия задержки, которая с одного лазерного импульса создает несколько повторяющихся с заданным периодом временных задержек. Такая структура была предложена и апробирована в поверочном стенде ВОЛЗ-1. Внешний вид прибора показан на рисунке 1.
Изделие состоит из приемо-передающего и оптоволоконного блоков, размещенных в отдельных кейсах.
Лидарные технологии широко применяются в промышленности, в том числе для обеспечения безопасности воздушного транспорта. Они позволяют оперативно получать информацию, например, о важнейшем параметре, как высота нижней границы облаков.
Использование лидарных технологий в качестве средств обеспечения безопасности авиаперевозок в составе аэродромных информационно-аналитических систем, а также для метеонаблюдений, равно как и для иных особо ответственных применений, влечет за собой необходимость своевременного проведения работ по метрологическому обеспечению лидарного измерительного оборудования. С другой стороны, внедрение новых перспективных образцов продукции и развитие рынка лидарных технологий приводит к тому, что вопрос методического и стендового метрологического обеспечения в настоящее время становится все более актуальным.
Основными метрологическими параметрами лидаров являются их пространственно-временные характеристики (диапазон дистанций и точность). Как правило, лидары являются средствами измерений и требуют в процессе эксплуатации проведения периодических поверок. Для этого их приходится снимать с мест установки и отправлять в специальные аккредитованные организации для проведения таких работ.
АО «Лазерные системы» разработало компактный рабочий эталон единицы высоты нижней границы облаков на основе волоконно-оптических линий задержки ВОЛЗ-1.
ВОЛЗ-1 предназначен для первичной калибровки и периодической поверки приборов измерения высоты нижней границы облачности.
Волоконно-оптическая линия задержки ВОЛЗ-1 представляет собой компактное изделие, содержащее несколько оптических волокон разной длины, организованные в единый волоконно-оптический блок, и блок ввода лазерного излучения поверяемых приборов в волокно и вывода лазерного излучения обратно в прибор.
Изделие создает временные задержки разной длительности, эквивалентные времени прохождения лазерного излучения в атмосфере от поверяемого прибора до измеряемого объекта и обратно. Основные метрологические характеристики ВОЛЗ-1: диапазон измеряемых дистанций от 10 до 12 000 м, пределы абсолютной погрешности измерений ±0,5 м для диапазона дистанций 10-20 м, относительной – ±1 % для диапазона дистанций 1000-12000 м.
Поверка метрологических параметров лидаров сводится к созданию точно известных времен задержки распространения зондирующего импульса в волоконно-оптической линии известной протяженности, которая эквивалентна протяженности реальной атмосферной трассы. Однако применения лишь одной калиброванной длины в случае с лидарами оказывается недостаточно ввиду более сложной структуры метеорологических измерений по распределенной атмосферной трассе. Лучших результатов можно добиться, используя массив оптоволоконных линий задержки, соединенных последовательно или параллельно и имитирующих протяженную атмосферную оптическую трассу, содержащую набор отражающих целей. Для измерения больших дистанций (1000м, 2000м и т.д.) применяется цикличная линия задержки, которая с одного лазерного импульса создает несколько повторяющихся с заданным периодом временных задержек. Такая структура была предложена и апробирована в поверочном стенде ВОЛЗ-1. Внешний вид прибора показан на рисунке 1.
Изделие состоит из приемо-передающего и оптоволоконного блоков, размещенных в отдельных кейсах.
Приемо-передающий блок устанавливается на монтажные площадки поверяемого прибора и осуществляет следующие функции:
– прием излучения от поверяемого прибора;
– ввод излучения в оптическое волокно;
– передача излучения посредством дуплексного оптоволоконного кабеля в оптоволоконный блок и обратно;
– передача дискретно задержанного (пассивно модулированного) излучения в прибор.
Оптоволоконный блок предназначен для временнóй задержки оптического излучения, эквивалентной времени распространения света в атмосфере до твердого объекта и обратно.
Отличительными особенностями данного изделия являются отсутствие в измерительной схеме электронных компонентов, компактность конструкции и возможность проведения поверок и калибровок непосредственно на месте установки приборов.
– прием излучения от поверяемого прибора;
– ввод излучения в оптическое волокно;
– передача излучения посредством дуплексного оптоволоконного кабеля в оптоволоконный блок и обратно;
– передача дискретно задержанного (пассивно модулированного) излучения в прибор.
Оптоволоконный блок предназначен для временнóй задержки оптического излучения, эквивалентной времени распространения света в атмосфере до твердого объекта и обратно.
Отличительными особенностями данного изделия являются отсутствие в измерительной схеме электронных компонентов, компактность конструкции и возможность проведения поверок и калибровок непосредственно на месте установки приборов.
Заключение.
Поверка лидарных систем – сложный ресурсозатратный процесс. Основная проблема процесса поверки – отсутствие мобильных решений, которые позволят в кратчайшие сроки и при минимальных финансовых затратах оценить основные характеристики таких систем.
Предложенная методика поверки с помощью волоконных линий задержки типа ВОЛЗ-1 успешно апробирована при проведении первичных и периодических поверок Импульсных ветровых лидаров ИВЛ-5000, приборов измерения высоты облаков типа Skydex-15 и Cl31.
В настоящее время изготовлено и аттестовано несколько рабочих эталонов, которые применяются в АО «Лазерные системы», ФГБУ «ГГО», ФГБУ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКОЕ УГМС» и ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева».
Орлов А.Е., ктн, директор Департамента перспективных технологий АО «Лазерные системы»
Предложенная методика поверки с помощью волоконных линий задержки типа ВОЛЗ-1 успешно апробирована при проведении первичных и периодических поверок Импульсных ветровых лидаров ИВЛ-5000, приборов измерения высоты облаков типа Skydex-15 и Cl31.
В настоящее время изготовлено и аттестовано несколько рабочих эталонов, которые применяются в АО «Лазерные системы», ФГБУ «ГГО», ФГБУ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКОЕ УГМС» и ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева».
Орлов А.Е., ктн, директор Департамента перспективных технологий АО «Лазерные системы»